鋼鐵與算法:當AI用在工業界,到底能有多強大_風聞
星海情报局-星海情报局官方账号-关注“中国制造”的星辰大海46分钟前
坐在南方的酒店裏,看着窗外的雨,吹着温度適宜的空調,也許很難有人想象,26度的空調房,能和温度高達2300攝氏度的高爐鍊鋼扯上關係。
但事實是,“西電東送”項目從新疆、雲南、四川、甘肅等地跨越上千公里,將電能向東輸送到東南沿海的人們家中,整個電力傳輸的過程,涉及一種叫做“取向硅鋼”的尖端材料。它誕生的第一步,就發生在爐膛温度超過2300攝氏度的高爐裏,且十分依賴一線操作工人們日積月累的經驗判斷。

然而無論是時間,精力,還是處理信息的速度,人類總是存在物理的極限。依賴人工的監測和判斷,成了中國工業生產力與成本優化的最大瓶頸之一。
但在觀看華為開發者大會時,我卻看到了突破這種瓶頸的曙光:盤古大模型,在鋼鐵行業裏落地了。
AI被引入工業界,於是人類的第四次工業革命,悄然在工廠裏打響。

工業智能的覺醒
沒有進過工廠的人,永遠不會明白為工業提升效率能有多難。
只有當你站在5000立方米容量的巨型高爐腳下,在60度的高温裏,穿着厚重的阻燃工作服,戴着安全帽和防護,面對燒成金紅向外流淌的鐵水,還要隔着探火鏡用肉眼和爐外傳感器的間接數據,去判斷温度高達2300攝氏度的爐膛里正在發生什麼時,你才會真正理解,盤古大模型正在進行怎樣了不起的事情。
高爐是業界公認的黑匣子,它幾乎集齊了產業數字化升級最難的那些難點:
首先是收集不到準確、實時的數據。高爐內部温度高達2300度,任何傳感器都不可能監測和回傳高爐內部的實時狀況,只能通過外部傳感器間接感知爐內變化,採集到的數據本身就有挺大的誤差。
其次是大時滯性。因為無法實時監測,所以鋼鐵工人們每一組每一個動作下去,都要過很長時間才能收到反饋,無論對了錯了,誤差多少,長則七八個小時,短則四五個小時,可能等到鐵水從高爐裏流出來,才能知道結果如何。

就像一個人如果沒有味覺,那吃水果的時候,就有可能嘗不出水果有沒有壞掉,直到胃疼了才能知道吃錯了東西。
怎麼辦?加強感知,用算法進行模擬。
比如華為雲就用了頻域多尺度算法,這是種計算機視覺領域的算法,原理可以簡單理解為它通過不同方法把水果切成了大小不一的小塊,然後從不同的角度去觀察它們,來判斷水果品相如何,有沒有壞掉,甚至含糖量多少。
比如,按照經驗,很多水果顏色更紅的一側,就要比不紅的一側甜一些。
這種算法能夠一定程度上解決數據維度太多,複雜度又特別高的情況。但要想從結果再去逆推爐內到底發生了什麼,難度還是非常高:
以寶武鋼鐵的標準為例,能在高爐內影響最終結果的參數,光類別就被分為了8大類,77個小類,參數總數超過1400個,爐內物質形態都是固液氣三相併存的,每一種參數都可能跟其他的多種參數互相的勾連、互相耦合。
誰和誰反應,反應的先後,一個參數變化會引發其他參數怎麼變化,最終會出什麼樣質量的結果,幾乎不可能用數學公式去表達,只能依賴首席操作工的經驗判斷。
這在工業界叫做“參數之間具有強耦合性”,就像你吃了1400種菇子,發現眼前有小人兒跳舞,誰也説不清楚哪個小人兒是哪種菇子下的手。
這套高爐生產的做法,從十多年前持續運作至今,效率也沒有過顛覆性的提升,因為無論是觀測還是模擬,都實在是超越了人類的物理極限。
而盤古大模型用上了時序信息增強算法,儘量把時間跨度切到足夠小,原先可能以分鐘為單位,現在以秒為單位。劃分到足夠細的時候,就能把菇子和小人兒們全都打上時間戳,讓大家都規規矩矩地排排坐,再進一步模擬到底是哪個菇子產生了反應,造出了哪個小人兒在你眼前跳舞。
通過先進的算法和龐大的算力支持,模擬預測了過去上百年都被認為無法完全觀測的反應,用“算力”和“智力”顛覆了傳統工業對物理傳感器的依賴。
人工智能的覺醒,放在普通人的身邊,也許會成為和病人聊天的心理醫生;但工業智能的覺醒,放在鋼鐵生產的高爐裏,就成了第四次工業革命的槍聲。
根據實踐,爐內每減少10℃的温度波動,每噸鐵水就可以減少1kg焦炭的消耗,成本就能降低3塊錢。按照官方預測,盤古大模型在高爐爐況優化這一個場景,每年就可以為寶鋼降本超過10億元。
而這還只是水面之上,最直接的經濟效益。
水面之下,是對整個中國工業體系創新研發效率的巨大推動。
盤古鋼鐵大模型的橫空出世,有點要幫着高爐鍊鐵打響逆天改命第一槍的意思:它們終於讓曾經被認為幾乎不可能被觀測到的高爐鍊鐵爐內反應,變得越來越可預測。
但可預測的並不只有高爐鍊鐵。


推動創新飛輪的AI之手
氣象過程過去也被認為是無法完全觀測,過程機理也都不甚明確的一個領域。所以大型城市的高分辨率預報,一直是業界持續試圖解決的難題。
而盤古氣象大模型在發佈之後,就在這方面展現了相當優秀的能力。去年就憑藉對台風軌跡的預測準確度震驚過業界,到了今年,華為雲在去年25KM的全球模型基礎上,融合區域高質量氣象數據集,升級了分辨率分別為1公里、3公里、5公里的區域預報能力。
我曾經把基礎大模型進化到行業大模型的過程,比作一個極其出色的學霸,完成了基本知識的學習之後,開始專攻不同的專業。
盤古大模型的架構就很典型:

但和很多人所熟知的各類大語言模型不同,盤古大模型的基礎能力並不只是理解自然語言,而是真正意義上的用包含自然語言、機器視覺、科學計算、多模態等等方式,理解三維的物理世界。
這就是為什麼盤古大模型具有如此泛化的能力,能夠同時賦能千行百業,可以預測高爐中的反應,也可以預測氣象變化,還能做自動駕駛,預測車輛和行人的行為,甚至能夠預測一些極其罕見,以至於沒有樣本的故障類型——
據華為雲專家的敍述,他們團隊在將盤古鐵路大模型用於高鐵巡檢機器人的過程中,遇到了一個誰都沒想到的問題:中國的高鐵太可靠了,以至於故障樣本太少,一些低概率但高風險的類型根本收集不到真實數據。
怎麼辦?
還是模擬,不光模擬好的情況,咱也能模擬問題和故障。華為雲和北鐵所採用了“高鐵故障數據生成算法”, 利用文生圖、圖生圖的方式,生成高鐵場景罕見故障樣本,來豐富故障類型,再通過一種小樣本學習技術,用多輪迭代把識別率逐步做上去。
這將許多巡檢工人從繁重的勞動中解放了出來,減輕、減少凌晨時段巡檢的艱辛作業,還大幅提升了檢測效率和檢測準確率。一個大模型就能覆蓋8大類型、350多種故障,而且故障識別率已經提高到了99%以上。

當這種模擬能力被用在設計領域,簡直就是個神器。
比如建築設計,曾經是極其複雜且耗時的工作,要藉助CAD等工具畫圖,再用3DMax等軟件對圖紙進行渲染,製作效果圖和相關視頻,接着在一個漫長的週期裏,反覆進行大量的確認流程,不斷對圖紙和效果圖、視頻進行修改。
一般來説,自行製作渲染一張效果圖可能需要數小時,而製作一個視頻可能要數天。如果選擇供應商服務,渲染一張效果圖的費用上千元人民幣,動畫視頻的製作成本每秒鐘都要400-800元。
華為雲用盤古大模型搞了個狠活,依託可控高質量視頻生成和3D重建兩個技術,用户只需要輸入建築周邊環境的場景視頻或者圖片,加上一張建築意向的草圖,再配一段描述,盤古就能直接給你生成一段建築物在該環境中的環繞效果視頻,然後快速重建出高真實感的建築3D模型。
我都不敢想,設計師有了這玩意,能玩出什麼花活來。
普通的大語言模型,輸入的是互聯網上的圖片跟文字,輸出的也是圖片跟文字;而華為雲做出的盤古,輸入是物理世界的三維數據,所以輸出也是物理世界三維數據。
跟AI聊天,許多人還感受不到智能化時代的到來究竟意味着什麼;但當AI大模型被成功地用在工業領域、氣象領域、設計領域,那種顛覆性的力量很容易就能化成一隻看得見的巨手,在你面前一把推動了可以顛覆世界的那個創新飛輪。

智能與工業的交響曲
高爐的火焰見證了AI技術的神奇,高鐵的軌道上,人們享受着AI帶來的精準與效率。在許多大模型還在卷聊天的時候,華為雲已經在工業領域走得很遠了。
鋼鐵產業的背後,是C919的飛機起落架,是高鐵列車的軸承與車輪,是中國汽車產業3000萬的年產銷量,和全球第一的出口量。
鐵路大模型賦能的是中國四萬五千公里的高鐵里程,是每年36.8億人次(2023年數據)的出行安全與體驗,是能夠重塑客運與貨運交通邏輯與效率體系的交通網絡。
精準的氣象預測,則可以走入水利水電、航空航天、農業牧業,甚至是各類新能源領域……
從行業的角度來看,人工智能+千行百業的未來,正以驚人的速度在中國成為現實。
而從AI發展的角度看,中國的千行百業,也成為了AI大模型產業實踐最好的舞台。這片擁有全球門類最齊全、體系最完整工業體系的土地,本就是智能化走向應用的最好的土壤。

而盤古這樣從誕生開始,就立足產業的大模型,也的確不斷推動着新質生產力的騰飛,真真正正地在幫助傳統行業“解難題,做難事”。
而且已經解出了一些題,做成了一些事。
當一個又一個的案例在盤古5.0發佈的過程中出現,你會發現所有人在一起,其實都是在做一件事:推動整個中國社會做一場關於新質生產力的革命。
而華為雲和其他同樣可以被定義為生產力工具的廠商相比,最大的區別或許是華為雲的整個算力體系,從底層應用件,到系統,到大模型,是全棧自研的。
這場智能化引發的人類第四次工業革命,和互聯網帶來的革命有個本質的區別,就是邊際成本不同。
互聯網過去喜歡強調規模效應,因為互聯網的規模增長,往往沒有太高的邊際成本。互聯網企業在10萬用户和100萬用户時的成本差別,通常都不算太大。但大模型則是每計算一次,都要產生一次計算的成本,這就讓華為這樣具有全棧能力和自有算力基礎設施的廠商,有了更強的競爭力。
生產力工具帶來生產關係的變革,生產關係的變革帶來生產力的騰飛。
在中國工業崛起進而走向智能化的浪潮裏,以雲計算和大模型為基礎的新型生產力工具正在爆發出驚人的能量,給中國的工業****帶來顛覆性的進步與發展,重塑中國乃至世界的未來。